消声装置制造方法及图纸

使得不佩戴头戴耳机就能够消除从任意的方向进入耳朵的噪音。具备局部精确地检测耳边的微小区域的噪音的超指向性麦克风以及根据由超指向性麦克风检测出的噪音信号对从发送器提供的载波信号进行调制并输出的超声波扬声器。而且，设置有自适应滤波器，通过该自适应滤波器向超声波扬声器提供与由超指向性麦克风检测出的噪音反相的噪音信号，从超声波扬声器朝向人的鼓膜产生超声波信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】消声装置
本专利技术涉及一种消除从各方向到达耳朵的噪音的消声装置。
技术介绍
以往，为了消除从单方向到达耳朵的噪音，一般采用了生成相位与到达的噪音相反的控制音并相加的方法。也就是说，是利用声音的波动性来将声音抵消的方法。即，虽说是噪音，但也是声波，因此具有规定的相位。因而，通过生成相位与该噪音的相位相反的声音并将它们相加，由此两个声音相互抵消而声音变小。图1是用于说明消除配管内的噪音的消声技术的图。在配管101内产生了双方向的噪音。然后，在该配管101内产生的噪音传到配管102，成为单方向的噪音而从图1的左侧逐渐向右侧传播。为了去除这样的配管102内的噪音，而在配管102内设置有噪音检测用的麦克风103和误差信号检测用的麦克风104。还设置有被输入来自麦克风103和麦克风104的输出信号的LMS(LeastMeanSquare：最小均方)自适应滤波器105，配置有将该LMS自适应滤波器105的输出进行放大的放大器106以及被输入放大器106的输出的消声用扬声器107。稍后说明LMS自适应滤波器105，近年来，也因数字信号处理技术发展，大多使用利用LMS自适应滤波器的有源消声器。通过如上所述的结构，首先，由麦克风103检测传到配管102内的噪音，该信号被提供至LMS自适应滤波器105。另一方面，由麦克风104检测消声后的声音并输出的误差信号也被提供至LMS自适应滤波器105。LMS自适应滤波器105是发挥如下作用的滤波器：使由麦克风104检测消除噪音后的声音并输出的误差信号无限地接近‘0’。LMS自适应滤波器105的输出信号被放大器106反相放大，并被提供至消声用扬声器107。从消声用扬声器107输出的声波成为相位与由麦克风103检测到的声波相反的声波，因此在配管102内传播的噪音被抵消。因而，由麦克风104检测出的噪音无限地接近‘0’。在此，关于麦克风103与扬声器107之间的距离，为了确保用于在LMS自适应滤波器105中进行信号处理的时间，需要将麦克风103与扬声器107配置成隔开30cm以上。另外，能够通过该方法消除的只不过是在单方向上传播的噪音。图2所示的例子是从噪音源200产生的噪音从包括从地板和天花板的反射在内的三个方向传播的例子。在此，说明除了直接传播的噪音以外还增加来自天花板的反射噪音和来自地板的反射噪音的来自三个方向的噪音在空间内传播的情况。在图2的例子中也设置有噪音检测用的麦克风201和误差信号检测用的麦克风202，它们供于LMS自适应滤波器203。然后，LMS自适应滤波器203的输出被输入到放大器204而被反相放大后提供至扬声器205。LMS自适应滤波器203中的处理与图1的LMS自适应滤波器105相同，因此省略说明。噪音从噪音源200沿着箭头a的路径直接到达麦克风201、202，被天花板、地板反射后沿着箭头b、c的路径间接地到达麦克风202。从该图可知，从噪音源200到达麦克风202的距离在路径a与路径b、c之间不同，因此沿着路径a到达的噪音的相位与沿着路径b、c到达的噪音的相位不同。因而，通过由被输入麦克风201的信号的LMS自适应滤波器发挥作用，由扬声器205输出的声波其相位与由麦克风201检测的噪音的相位相反。因此，沿着箭头a的路径到达的噪音被抵消，但是沿着箭头b、c到达的噪音由于相位不是与扬声器205的声音相反的相位，因此无法抵消。另外，LMS自适应滤波器并不是对从其它噪音源200a、200b等的多个方向传播噪音的情况发挥作用，因此也无法消除这些噪音。这样的状况在汽车内的环境下也同样，因而，完全去除进入到车内的噪音是非常困难的。另一方面，以往提出了如下一种作为消噪头戴耳机的装置(例如，参照专利文献1)：使用配置在耳边的噪音检测用麦克风来产生相位与施加于耳机的噪音相反的噪音，通过将该相反相位的信号与来自耳机扬声器的信号相加，来消除噪音。该方法在覆盖使用者的耳朵的头戴耳机部件中设置将周围的噪音变换为电信号的麦克风，使由该麦克风检测到的噪音反相并与进入使用者的耳朵的声音(信号+噪音)相加。由此，只有被去除噪音后的声音传到使用者的耳朵，从而实现消除了周围的噪音的(进行了消噪的)头戴耳机。图3是表示消噪头戴耳机的一例的图。在佩戴于耳朵上的头戴耳机中设置有噪音检测用麦克风301和扬声器(耳机)302，由噪音检测用麦克风301检测到的噪音信号被反相放大器303变换成反相之后提供至扬声器302。另外，还提出了如下一种噪音去除装置(例如，参照专利文献2)：由麦克风等收录音响信号的收听位置处的环境音，将基于该环境音信号生成的用于消除噪音信号成分的消除信号与音响信号合成来消除收听位置处的噪音。该专利文献2所记载的技术中，基于在收听位置处收录的环境音信号来生成消除信号，利用将该消除信号与可听频率的信号(例如声音信号)合成得到的合成音响信号，对载波频率进行调制后提供至超声波扬声器。专利文献1：日本特开2007-180922号公报专利文献2：日本特开2005-352255号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在图3所示的消噪头戴耳机中，噪音检测用麦克风301与耳机扬声器302之间的距离为1cm左右，因此产生麦克风301拾取扬声器302的声音的所谓的啸叫(howling)(不舒服的声音)。为了消除该啸叫，需要如图3所示那样的啸叫防止用的遮蔽板304，但是实际上人的皮肤代替作为该遮蔽板304，因此并非在佩戴的头戴耳机自身上设置遮蔽板304。图4示出了不设置啸叫防止用的遮蔽板而通过检测到达耳边的噪音并使其反相后提供至扬声器来消除噪音的情形。即，由麦克风401检测来自噪音源400的噪音，该信号经由LMS自适应滤波器402被提供至耳边的扬声器403。但是，在该方法中，终究需要将头戴耳机佩戴在耳朵上。与此相对，本专利技术的目的在于提供一种例如坐在车(高级车)的后部座位上的VIP(VeryImportantPerson：贵宾)不会被周围的噪音困扰地慢慢地放松那样的车内环境。因而，不能为了消噪而让这样的坐在后部座位上的人们佩戴消噪头戴耳机。另外，专利文献2所记载的技术中，由麦克风拾取收听声音的位置的噪音并使其与噪音消除信号和超声波信号叠加来消除噪音，但是生成消除信号的部分利用了FFT(FastFourierTransform)运算。因此，存在如下问题：利用减去预先保存在缓冲器中的环境噪音的频谱的所谓的SS法(SpectralSubtractionMethod：谱减法)来选择消除对象的噪音的频带等用于消除噪音的机构复杂。本专利技术的目的在于提供一种不佩戴头戴耳机而非接触地通过更简单的结构来将如车的后部座位那样从任意的方向进入耳朵的噪音抵消来消除的消声装置。用于解决问题的方案为了解决上述课题，本专利技术的消声装置具备：超指向性麦克风，其局部精确地(ピンポイントで)检测耳边的微小区域(スポットエリア)的噪音；自适应滤波器，其被输入超指向性麦克风所输出的噪音信号来输出与噪音信号反相的信号；以及超声波扬声器，其根据自适应滤波器的信号对发送器所输出的超声波频带的载波信号进行调制，并朝向耳边产生超声波。而且，当该超声波扬声器所产生的超声波到达鼓膜而被鼓膜解调为可听音时，解调得到的可听音的相位与超指向性麦克风所检测出的噪音的相位相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消声装置，其具备：超指向性麦克风，其局部精确地检测耳边的微小区域的噪音；自适应滤波器，其被输入该超指向性麦克风所输出的噪音信号来输出与该噪音信号反相的信号；以及超声波扬声器，其根据该自适应滤波器的信号对发送器所输出的超声波频带的载波信号进行调制，并朝向耳边产生超声波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.08 JP 2012-0254491.一种消声装置，其特征在于，具备：超指向性麦克风，其局部精确地检测鼓膜周围的噪音；LMS自适应滤波器，其具有传递函数，该传递函数为上述超指向性麦克风与上述鼓膜之间的声传播系统的传递函数的反函数，该LMS自适应滤波器被输入该超指向性麦克风所输出的噪音信号来输出与该噪音信号反相的信号；以及超声波扬声器，其具有FM调制器和致动器，根据该LMS自适应滤波器的信号对发送器所输出的超声波频带的载波信号进行调制，并朝向耳边产生超声波，上述FM调制器根据上述LMS...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤宁，
申请(专利权)人：国立大学法人九州工业大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP